[發明專利]波束空間下平流層非正交多址接入的節能預編碼方法及系統

在審

• 申請號: 202011286496.5
• 申請日: 2020-11-17
• 公開（公告）號: CN112311432A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 季萍萍;蔣鈴鴿;何晨;何迪
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H04B7/0456
• 分類號: H04B7/0456;H04B7/0426;H04B7/0452
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

1.一種波束空間下平流層非正交多址接入的節能預編碼方法，其特征在于，包括：

步驟M1：在天線規模達到預設要求時，根據Toeplitz矩陣的極限定理推導出波束空間下平流層信道中的散射分量定理；

步驟M2：根據散射分量定理，在天線規模達到預設要求時，探索到信號的功率主要集中在信道的直射分量上，得到用戶分組方案；

步驟M3：根據用戶分組方案，采用非正交多址接入的串行干擾消除技術，得到排序后的用戶分組方案；

步驟M4：根據排序后的用戶分組方案得到等效信道矩陣，根據等效信道矩陣采用迫零算法進行數字預編碼設置；

步驟M5：根據散射分量定理、用戶分組方案以及數字編碼設置，優化用戶功率計算公式，通過優化后的用戶功率計算公式得到所有用戶的功率，達到預編碼節能效果。

2.根據權利要求1所述的波束空間下平流層非正交多址接入的節能預編碼方法，其特征在于，所述步驟M1中推導出波束空間下平流層信道中的散射分量定理包括：

其中，M和N分別表示均勻平面天線陣列每行和每列的天線個數；表示3D透鏡天線陣列矩陣，N_T＝M×N，T表示矩陣的轉置，H表示矩陣的共軛轉置；表示第g組內第k個用戶散射分量的相關性矩陣；表示選中波束的集合，N_RF表示射頻的數目，N_RF和用戶分組的個數G相等，G＝N_RF。

3.根據權利要求1所述的波束空間下平流層非正交多址接入的節能預編碼方法，其特征在于，所述步驟M2包括：

步驟M2.1：直射分量定理如下：

其中，表示第g組內第k個用戶直射分量的脈沖響應，和分別是第g組內第k個用戶垂直和水平方向上的離開角度；H表示矩陣的共軛轉置；是一個維度為i×i的零矩陣，除了第j個對角元素為1；

步驟M2.2：根據直射分量定理和散射分量定理，探索到信號的功率主要集中在信道的直射分量上，用戶k分配在波束中；

步驟M2.3：經過預設次仿真，多個用戶分配到同一個波束的概率達到預設值時，將多個用戶分配到一個組中。

4.根據權利要求1所述的波束空間下平流層非正交多址接入的節能預編碼方法，其特征在于，所述步驟M3包括：

步驟M3.1：通過在第g個組內采用非正交多址接入的串行干擾消除技術，得到一個波束服務多個用戶；當其中表示波束空間下平流層的第g組內第k個用戶的信道矢量，和分別表示第g組內第k個用戶的大尺度衰落和萊斯因子，S_g表示波束g服務的用戶的集合，滿足|S_g|≥1，i≠j，w_g表示數字預編碼矩陣W中的第g列。

5.根據權利要求1所述的波束空間下平流層非正交多址接入的節能預編碼方法，其特征在于，所述步驟M4包括：

步驟M4.1：根據排序后的用戶分組方案得到等效信道矩陣其中h_G1表示第G組的第一個用戶；

步驟M4.2：根據等效信道矩陣采用迫零算法得到數字預編碼矩陣